Zwarte gaten kunnen raket aandrijven

kijkmagazine

2019-07-28 10:59:23

halo drive

Een ruimteschip dat een boost krijgt door twee om elkaar heen bewegende zwarte gaten. Astronoom David Kipping bedacht dit merkwaardige concept.

De grote makke van een ruimteschip versnellen is dat je er in de regel brandstof voor nodig hebt. Die moet je dus meenemen – wat je ruimteschip zwaarder maakt. Maar als je een zwaarder ruimteschip wilt versnellen, heb je meer brandstof nodig. Die je ook weer moet meenemen, waardoor je ruimteschip nog zwaarder wordt, enzovoort. Kortom: als je een beetje groot ruimteschip een beetje snel wilt laten gaan, kom je al gauw in de problemen.

Tenzij je de benodigde energie niet uit meegebrachte brandstof haalt, maar uit  iets anders. David Kipping, astronoom aan de Columbia-universiteit in New York, heeft misschien wel de meest extreme vorm daarvan bedacht: een ruimteschip dat versnelt dankzij twee om elkaar heen bewegende zwarte gaten.

Snelheidsboost

Wat Kipping voorstelt, doet in de basis denken aan een trucje dat onbemande ruimteschepen vaak gebruiken: een zogenoemde zwaartekrachtsslinger. Zo vloog de sonde New Horizons op weg naar Pluto begin 2007 langs Jupiter. Tijdens die manoeuvre werd er een beetje energie overgedragen van de reuzenplaneet naar het kleine ruimtescheepje. Gevolg: de snelheid van Jupiter ging een onmerkbaar klein beetje omlaag, terwijl New Horizons er juist 14.500 kilometer per uur bij kreeg – waardoor de sonde Pluto veel eerder kon bereiken dan anders het geval was geweest.

Al in 1963 bedacht de natuurkundige Freeman Dyson dat je diezelfde truc ook zou kunnen gebruiken bij twee heel compacte sterrenkundige objecten die om elkaar heen bewegen om uiteindelijk samen te gaan, zoals zwarte gaten. Voordeel: de snelheidsboost die je aan zulke extreme objecten overhoudt, is een stuk groter dan wanneer je een eenvoudige planeet als Jupiter passeert. Nadeel: je moet wel griezelig dicht langs zo’n duo supercompacte objecten vliegen. Daardoor krijg je te maken met schadelijke straling en flinke getijdenkrachten die je schip uit elkaar kunnen trekken.

Kipping komt nu met een veel minder gevaarlijke variant op Dysons idee: de halo drive. Hierbij vlieg je niet zélf langs twee zwarte gaten, maar laat je die trip maken door lichtdeeltjes of fotonen. Als je zo’n foton namelijk op precies de juiste manier langs het zwarte gat stuurt dat op dat moment op je afkomt, maakt het een bocht rond het zwarte gat en komt het vervolgens als een boemerang naar je terug. Waarbij het, heel handig, een beetje energie van het gat steelt. Deze opgepepte fotonen kun je vervolgens gebruiken om je ruimteschip van het gat vandaan te laten duwen. En, zo berekent Kipping, daarmee kun je behoorlijk hoge snelheden bereiken.

Als je een lichtdeeltje op de juiste manier langs een naderend zwart gat stuurt, beweegt het achter het gat langs en komt het met meer energie naar je terug. © Jan Willem Bijl (Bron: David Kipping)

Van gat naar gat

Een bijkomend voordeel van de halo drive is dat hij net zo goed werkt voor lichte ruimtescheepjes als voor zware – als ze maar minder zwaar zijn dan de zwarte gaten die je gebruikt om ze te versnellen. Willen we dus ooit een megaruimteschip met een rotvaart door het heelal laten jakkeren, dan kan een koppel om elkaar heen bewegende zwarte gaten ons daarbij goed van pas komen.

Wel zouden we daar eerst op de conventionele manier naartoe moeten vliegen; een reis waar wij mensen voorlopig niet toe in staat zijn. Maar als we de zwarte gaten eenmaal hebben bereikt, kunnen we daarmee wel naar een ánder koppel zwarte gaten vliegen. Om daar het trucje te herhalen, zodat we in feite ons hele sterrenstelsel kunnen bereizen – of althans alle plekken waar snel om elkaar heen cirkelende zwarte gaten zijn te vinden.

Te veel botsende gaten

En stel nu dat een andere beschaving de halo drive al inzet of heeft ingezet… Zouden we daar dan vanaf de aarde iets van kunnen zien? Nou, zo’n drive zelf is waarschijnlijk niet waar te nemen, stelt Kipping, maar er is wel een ander effect.

Als je energie van twee om elkaar heen cirkelende zwarte gaten steelt, bewegen ze namelijk wat dichter naar elkaar toe, waarna ze ook eerder op elkaar zullen botsen. Zie je dus meer tekenen van op elkaar botsende zwarte gaten dan je zou verwachten, dan kan dat erop wijzen dat een of andere beschaving ze aan het gebruiken is als energiebron voor ruimtevaart. Zou gaaf zijn – én jammer, want wie weet zijn zulke koppels zwarte gaten dan wel op tegen de tijd dat wij in staat zijn om ze te gebruiken…

Deze Far Out staat ook in KIJK 8/2019.

Bron: arXiv.orgCentauri Dreams (1), Centauri Dreams (2), Space.com

Beeld: Getty Images

Ben je geïnteresseerd in de wereld van wetenschap & technologie en wil je hier graag meer over lezen? Word dan lid van KIJK







De nieuwste editie

ook online te bestellen

Nummer 12




Meer Artikelen